2015年8月,她以“妙音空姐”的素人身份参加了优酷视频歌唱娱乐节目《歌手是谁》 ,而其在节目中也展现出了不错的演技。此后,王歆霆签约果然娱乐 ,并以演员身份正式出道。
2017年,王歆霆出演了苏沅峯执导的现代奇幻片《晶灵的秘密》中饰演碧玺 ;同年,其与郑爽、陈学冬、白敬亭等人共同出演的现代青春言情剧《夏至未至》上星播出,她在剧中饰演了花痴、爱美的小萝莉姚娜娜 ;12月,王歆霆还在神话动作片《悟空日记1重生篇》中饰演了温柔勇敢的女主角柳如烟 。
2018年,王歆霆主演的都市奇幻悬疑片《花悸》上线播映,她在片中饰演的女一号罗柯,外表柔美,个性活泼又倔强要强,是青山大学的大三女生 ;7月,其领衔主演的校园青春励志片《了不起的高二八班》上映,片中她饰演了品学兼优且性格温柔,内心成熟又敢爱敢恨的校园女神黄巧姗 ;而其出演的奇幻穿越剧《朕的刺客女友》也于同年播出 ,她在剧中饰演的是芥子国公主蔡文绮 。
2019年5月6日,王歆霆领衔主演的竖屏喜剧《导演对我下手了》上线播出,而她剧中则饰演了多个角色 ;6月25日,其主演的古装片《花与将》上映 ;随后,王歆霆与张震、倪妮、李东学等人合作出演的古装神话爱情剧《宸汐缘》在爱奇艺播出,她在剧中饰演了单纯直率,温和恬静的励志小仙女花烟 ;而她与杜淳、刘奕君、许龄月等人共同出演的冒险悬疑剧《无主之城》也于同期播出;同年,王歆霆还在与魏哲鸣搭档主演的古装奇幻片《无忧桃花源》中一人分饰演了女主角孟姜女和无忧 ,此外,她还出演了现代青春剧《教室的那一间2》 。
王歆霆在出道后成功诠释了许多不同特质的角色形象,其可塑性和创造力也获得了观众的认可。在青春剧《夏至未至》的拍摄过程中她则展现出了认真与虚心的态度,并在剧中奉献了精彩的演出。而其在竖屏短片《导演对我下手了》中创新搞笑的片段也同样为人所津津乐道(环球网娱乐 、网易娱乐评 )。